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JP2016502016A

System and method for diffusion combustion with fuel-diluent mixing in a stoichiometric exhaust gas recirculation gas turbine system

Abstract

The system is equipped with a turbine combustor with a first diffusion fuel nozzle, the first diffusion fuel nozzle, respectively, in the chamber of the turbine combustor to generate a diffusion flame. Has first and second passages for injecting separately. The first stream contains a first fuel and a first diluent, and the second stream contains a first oxidant. The system includes a turbine driven by combustion products from a diffuse flame in a turbine combustor. The system also includes an exhaust gas compressor, which is configured to compress the exhaust gas and send it from the turbine to the turbine combustor along the exhaust gas recirculation path. [Selection diagram] Fig. 16

JP2016502016A, drawing sheet 1
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Term

Projected expiry 1 November 2033.

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162 claims: 17 independent, 145 dependent

  1. 1
    第1の流れが第1の燃料及び第1の希釈剤を含み、第2の流れが第1の酸化剤を含むそれぞれの第1及び第2の流れをタービン燃焼器のチャンバ内に別々に注入して拡散火炎を発生させる第1及び第2の通路を含む第1の拡散燃料ノズルを含むタービン燃焼器と、 前記タービン燃焼器における前記拡散火炎からの燃焼生成物によって駆動されるタービンと、 排気ガスを圧縮してそれを排気ガス再循環経路に沿って前記タービンから前記タービン燃焼器に送るように構成された排気ガス圧縮機と、を備えている、 ことを特徴とするシステム。
  2. 2
    前記第1の希釈剤は、前記排気ガスの一部、蒸気、窒素、別の不活性ガス、又はこれらの何れかの組み合わせを備えている、 請求項1に記載のシステム。
  3. 3
    前記第1の希釈剤は、前記排気ガスの一部を備えている、 請求項1に記載のシステム。
  4. 4
    前記第1の希釈剤は、蒸気を備えている、 請求項1に記載のシステム。
  5. 5
    前記第1の希釈剤は、不活性ガスを備えている、 請求項1に記載のシステム。
  6. 6
    前記不活性ガスは、窒素を備えている、 請求項5に記載のシステム。
  7. 7
    前記第1及び第2の通路は、前記第1の拡散燃料ノズルの下流端部に沿って配置されたそれぞれの第1及び第2の出口を有し、該第1及び第2の通路は、該第1の拡散燃料ノズルに沿って互いに隔離される、 請求項1に記載のシステム。
  8. 8
    前記第1及び第2の通路は、同心配列で配置される、 請求項1に記載のシステム。
  9. 9
    前記第1の通路は、前記第2の通路の周囲に延びる、 請求項1に記載のシステム。
  10. 10
    前記第2の通路は、前記第1の通路の周囲に延びる、 請求項1に記載のシステム。
  11. 11
    前記第1の拡散燃料ノズルは、前記第1及び第2の通路とは別個の第3の通路を備え、該第3の通路は、第3の流れを前記第1及び第2の流れとは別々に前記チャンバ内に注入するように構成され、該第3の流れは、第2の燃料、第2の希釈剤、又は第2の酸化剤を備えている、 請求項1に記載のシステム。
  12. 12
    前記第3の流れは、前記第2の燃料を含み、前記第1及び第2の燃料は、互いに同じである、 請求項11に記載のシステム。
  13. 13
    前記第3の流れは、前記第2の燃料を含み、前記第1及び第2の燃料は、互いに異なる、 請求項11に記載のシステム。
  14. 14
    前記第3の流れは、前記第2の燃料及び前記第2の希釈剤を含んでいる、 請求項11に記載のシステム。
  15. 15
    前記第1及び第2の燃料は、互いに同じであり、又は前記第1及び第2の希釈剤は、互いに同じであり、又はこれらの組み合わせである、 請求項14に記載のシステム。
  16. 16
    前記第1及び第2の燃料は、互いに異なり、又は前記第1及び第2の希釈剤は、互いに異なり、又はこれらの組み合わせである、 請求項14に記載のシステム。
  17. 17
    前記第1及び第2の燃料は、互いに異なり、かつ前記第1及び第2の希釈剤は、互いに同じであり、又は該第1及び第2の燃料は、互いに同じであり、かつ該第1及び第2の希釈剤は、互いに異なる、 請求項14に記載のシステム。
  18. 18
    前記第1及び第2の希釈剤は、前記排気ガスの一部を含んでいる、 請求項14に記載のシステム。
  19. 19
    前記第1の拡散燃料ノズルは、前記第1、第2、及び第3の通路とは別個の第4の通路を備え、 前記第4の通路は、前記第1、第2、及び第3の流れとは別個に第4の流れを前記チャンバ内に注入するように構成され、 前記第4の流れは、第3の燃料、第3の希釈剤、又は第3の酸化剤を含む、 請求項11に記載のシステム。
  20. 20
    前記タービン燃焼器は、第2の拡散燃料ノズルを備えている、 請求項1に記載のシステム。
  21. 21
    前記タービン燃焼器は、第1の予混合燃料ノズルを備えている、 請求項1に記載のシステム。
  22. 22
    前記タービン燃焼器は、前記第1の拡散燃料ノズルから下流側に配置された希釈剤注入システムを備えている、 請求項1に記載のシステム。
  23. 23
    前記希釈剤注入システムは、前記排気ガスの一部、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス、又はこれらの組み合わせを前記第1の拡散燃料ノズルから下流側の前記タービン燃焼器の前記チャンバ内に注入するように構成される、 請求項22に記載のシステム。
  24. 24
    前記希釈剤注入システムは、前記タービン燃焼器のライナーに複数の開口部を備え、該複数の開口部は、該タービン燃焼器の前記チャンバ内に前記排気ガスの前記部分を注入するように構成される、 請求項23に記載のシステム。
  25. 25
    前記タービン燃焼器は、前記チャンバの周りに配置された第1の壁、該第1の壁の周りに配置された第2の壁、及び該第1及び第2の壁の間に配置された排気ガス通路を備え、 前記希釈剤注入システムは、前記タービン燃焼器の前記第1及び第2の壁を通って延びる複数の希釈剤注入器を含む、 請求項23に記載のシステム。
  26. 26
    前記複数の希釈剤注入器は、前記排気ガスの前記部分、蒸気、窒素、又は別の不活性ガスを前記タービン燃焼器の前記チャンバ内に注入するように構成される、 請求項25に記載のシステム。
  27. 27
    前記排気ガス再循環経路に沿って配置された第1の触媒ユニットを備えている、 請求項1に記載のシステム。
  28. 28
    前記第1の触媒ユニットは、前記排気ガス内の一酸化炭素、二酸化炭素、及び未燃炭化水素の濃度レベルを制御するように構成される、 請求項27に記載のシステム。
  29. 29
    前記第1の触媒ユニットは、酸化触媒、一酸化炭素触媒、アルミニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、シリコーン酸化物、チタン酸化物、プラチナ酸化物、パラジウム酸化物、コバルト酸化物、又は混合金属酸化物、又はこれらの組み合わせを備えている、 請求項27に記載のシステム。
  30. 30
    前記酸化触媒ユニットは、前記排気ガス及び酸化剤燃料との酸化反応を駆動するように構成される、 請求項1に記載のシステム。
  31. 31
    前記酸化剤燃料の流れを調整して前記酸化反応を制御するように構成された制御システムを備えている、 請求項30に記載のシステム。
  32. 32
    前記制御システムは、センサフィードバックに応答して前記酸化剤燃料の前記流れを調整するように構成され、該センサフィードバックは、酸素、一酸化炭素、水素、窒素酸化物、未燃炭化水素、又はこれらのいずれかの組み合わせを示すガス組成フィードバックを備えている、 請求項31に記載のシステム。
  33. 33
    前記排気ガス再循環経路に沿って配置された第1の熱回収ユニットを備えている、 請求項1に記載のシステム。
  34. 34
    前記第1の触媒ユニットと前記第1の熱回収ユニットとを有する触媒及び熱回収システムを備えている、 請求項33に記載のシステム。
  35. 35
    前記第1の触媒ユニットは、前記第1の熱回収ユニットの上流側、下流側、又はこれと一体化されて配置される、 請求項33に記載のシステム。
  36. 36
    前記排気ガス再循環経路に沿って配置された第2の熱回収ユニットを備えている、 請求項33に記載のシステム。
  37. 37
    前記排気ガス再循環経路に沿って配置された第2の触媒ユニットを備えている、 請求項36に記載のシステム。
  38. 38
    前記第1の熱回収ユニットは、第1の熱回収蒸気発生器を備えている、 請求項33に記載のシステム。
  39. 39
    前記第1の熱回収蒸気発生器に結合された第1の蒸気タービンを備えている請求項38に記載のシステム。
  40. 40
    前記第1の熱回収ユニットは、第1の熱回収蒸気発生器を備え、前記第2の熱回収ユニットは、第2の熱回収蒸気発生器を備えている、 請求項36に記載のシステム。
  41. 41
    前記第1の熱回収蒸気発生器に結合された第1の蒸気タービンと、前記第2の熱回収蒸気発生器に結合された第2の蒸気タービンとを備えている、 請求項40に記載のシステム。
  42. 42
    前記排気ガス再循環経路に沿って配置された除湿システムを備えている、 請求項1に記載のシステム。
  43. 43
    前記除湿システムは、熱交換器、凝縮器、水ガス分離器、フィルタ、又はこれらのいずれかの組み合わせを備えている、 請求項42に記載のシステム。
  44. 44
    前記排気ガス再循環経路に沿って配置された粒子状物質除去システムを備えている、 請求項1に記載のシステム。
  45. 45
    前記粒子状物質除去システムは、慣性力選別装置、重力選別装置、フィルタ、又はこれらのいずれかの組み合わせを備えている、 請求項44に記載のシステム。
  46. 46
    前記排気ガス再循環経路に沿って配置されたブースタブロアを備えている、 請求項1に記載のシステム。
  47. 47
    前記排気ガス再循環経路に沿って配置された熱回収ユニット、ブースタブロア、除湿ユニット、及び粒子状物質除去ユニットを備えている、 請求項1に記載のシステム。
  48. 48
    前記排気ガスの一部を抽出するように構成された排気ガス抽出システムを備えている、 請求項1に記載のシステム。
  49. 49
    前記排気ガスの前記部分を処理するように構成された排気ガス処理システムを備えている、 請求項48に記載のシステム。
  50. 50
    前記排気ガス処理システムは、前記排気ガスの前記部分を分離して複数のガスストリームにするように構成されたガス分離システムを備えている、 請求項49に記載のシステム。
  51. 51
    前記複数のガスストリームは、二酸化炭素(CO 2 )リッチである第1のストリームと二酸化炭素(CO 2 )リーンである第2のストリームとを備えている、 請求項50に記載のシステム。
  52. 52
    前記第1のストリームは、窒素(N 2 )リーンであり、前記第2のストリームは、窒素(N 2 )リッチである、 請求項51に記載のシステム。
  53. 53
    前記排気ガス処理システムは、前記第1又は第2のストリームのうちの少なくとも一方を受け取るように構成されたガス圧縮システム、除湿システム、粒子状物質除去システム、又はこれらの組み合わせを備えている、 請求項51に記載のシステム。
  54. 54
    前記排気ガス処理システムは、前記複数のガスストリームのうちの少なくとも1つを精製するように構成されたガス精製システムを備えている、 請求項50に記載のシステム。
  55. 55
    前記複数のストリームのうちの少なくとも1つを受け取るように構成され、炭化水素生成システム、地下リザーバ、炭素隔離システム、パイプライン、貯蔵タンク、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む目標システムを備えている、 請求項50に記載のシステム。
  56. 56
    前記排気ガス処理システムは、前記排気ガスの前記部分を圧縮するように構成された圧縮システムを備えている、 請求項49に記載のシステム。
  57. 57
    前記排気ガス処理システムは、除湿システム及び/又は粒子状物質除去システムを備えている、 請求項49に記載のシステム。
  58. 58
    センサフィードバックに応答して1又は2以上の作動パラメータを調整し、前記排気ガスの当量比又はエミッションレベルを制御する制御システムを備えている、 請求項1に記載のシステム。
  59. 59
    前記1又は2以上の作動パラメータは、前記タービン燃焼器への酸化剤流量及び/又は燃料流量を備えている、 請求項58に記載のシステム。
  60. 60
    前記制御システムは、約0.95と1.05の間の前記当量比を維持するように構成される、 請求項58に記載のシステム。
  61. 61
    前記センサフィードバックは、酸素、一酸化炭素、水素、窒素酸化物、未燃炭化水素、又はこれらのいずれかの組み合わせに関連するガス組成フィードバックを備えている、 請求項58に記載のシステム。
  62. 62
    前記制御システムは、前記センサフィードバックを得るように構成された複数のセンサに結合され、該複数のセンサは、前記排気ガス再循環経路、前記タービン燃焼器、前記タービン、前記排気ガス圧縮機、又はこれらの組み合わせに沿って配置される、 請求項58に記載のシステム。
  63. 63
    前記排気ガス圧縮機から前記タービンまでのバイパス管路を備え、 前記バイパス管路は、前記排気ガス圧縮機から前記タービンまでの前記排気ガスのバイパス流れを冷却するように構成された熱交換器を備えている、 請求項1に記載のシステム。
  64. 64
    前記タービン燃焼器と、前記タービンと、前記排気ガス圧縮機とを有するガスタービンエンジンを備え、 前記ガスタービンエンジンは、量論的排気ガス再循環(SEGR)ガスタービンエンジンである、 請求項1に記載のシステム。
  65. 65
    前記ガスタービンエンジンに結合された排気ガス抽出システムを備えている、 請求項64に記載のシステム。
  66. 66
    前記排気ガス抽出システムに結合された排気ガス処理システムを備えている、 請求項65に記載のシステム。
  67. 67
    前記排気ガス抽出システムに結合された炭化水素生成システムを備えている、 請求項65に記載のシステム。
  68. 68
    第1の流れが第1の燃料及び第1の希釈剤を含み、第2の流れが第1の酸化剤を含む第1及び第2の流れをタービン燃焼器のチャンバ内に別々に注入して拡散火炎を発生させる段階と、 前記拡散火炎からの燃焼生成物を用いてタービンを駆動する段階及び排気ガスを出力する段階と、 排気ガス再循環経路に沿って排気ガス圧縮機まで前記排気ガスを再循環させる段階と、 前記排気ガスを圧縮してそれを前記タービン燃焼器に送る段階と、を備えている、 ことを特徴とする方法。
  69. 69
    前記第1の希釈剤は、前記排気ガスの一部、蒸気、窒素、別の不活性ガス、又はこれらの何れかの組み合わせを備えている、 請求項68に記載の方法。
  70. 70
    前記第1の希釈剤は、前記排気ガスの一部を備えている、 請求項68に記載の方法。
  71. 71
    注入する段階は、第1の拡散燃料ノズルに沿って互いに隔離されたそれぞれの第1及び第2の通路から前記第1及び第2の流れを別々に注入する段階を有している、 請求項68に記載の方法。
  72. 72
    前記第1及び第2の通路は、同心配列で配置される、 請求項71に記載の方法。
  73. 73
    前記第1の通路は、前記第2の通路の周囲に延びる、 請求項71に記載の方法。
  74. 74
    前記第2の通路は、前記第1の通路の周囲に延びる、 請求項71に記載の方法。
  75. 75
    注入する段階は、第1の拡散燃料ノズルに沿って互いに隔離されたそれぞれの第1、第2、及び第3の通路から前記第1の流れ、前記第2の流れ、及び第3の流れを別々に注入する段階を有し、 前記第3の流れは、第2の燃料、第2の希釈剤、又は第2の酸化剤を含む、 請求項68に記載の方法。
  76. 76
    前記第3の流れは、前記第2の燃料を含み、前記第1及び第2の燃料は、互いに同じである、 請求項75に記載の方法。
  77. 77
    前記第3の流れは、前記第2の燃料を含み、前記第1及び第2の燃料は、互いに異なる、 請求項75に記載の方法。
  78. 78
    前記第3の流れは、前記第2の燃料及び前記第2の希釈剤を含む、 請求項75に記載の方法。
  79. 79
    前記第1及び第2の燃料は、互いに同じであり、又は前記第1及び第2の希釈剤は、互いに同じであり、又はこれらの組み合わせである、 請求項78に記載の方法。
  80. 80
    前記第1及び第2の燃料は、互いに異なり、又は前記第1及び第2の希釈剤は、互いに異なり、又はこれらの組み合わせである、 請求項78に記載の方法。
  81. 81
    前記第1及び第2の燃料は、互いに異なり、かつ前記第1及び第2の希釈剤は、互いに同じであり、又は該第1及び第2の燃料は、互いに同じであり、かつ該第1及び第2の希釈剤は、互いに異なる、 請求項78に記載の方法。
  82. 82
    前記第1及び第2の希釈剤は、前記排気ガスの一部を含んでいる、 請求項78に記載の方法。
  83. 83
    注入する段階は、第1の拡散燃料ノズルに沿って互いに隔離されたそれぞれの第1、第2、第3、及び第4の通路から前記第1の流れ、前記第2の流れ、第3の流れ、及び第4の流れを別々に注入する段階を有し、 前記第3の流れは、第2の燃料、第2の希釈剤、又は第2の酸化剤を含み、 前記第4の流れは、第3の燃料、第3の希釈剤、又は第3の酸化剤を含む、 請求項68に記載の方法。
  84. 84
    希釈剤の流れを前記第1の拡散燃料ノズルから下流側の前記チャンバ内に注入する段階を有している、 請求項71に記載の方法。
  85. 85
    前記排気ガスの一部を含む前記希釈剤の流れを前記タービン燃焼器のライナー内の複数の開口部を通して注入する段階を有している、 請求項84に記載の方法。
  86. 86
    前記排気ガスの一部、蒸気、窒素、又は別の不活性ガスを含む前記希釈剤の流れを前記タービン燃焼器の少なくとも1つの壁を通って延びる複数の希釈剤注入器を通して注入する段階を有している、 請求項84に記載の方法。
  87. 87
    前記排気ガス再循環経路に沿って第1の触媒ユニットを用いて前記排気ガスを処理する段階を有している、 請求項68に記載の方法。
  88. 88
    処理する段階は、前記排気ガス内の一酸化炭素、二酸化炭素、及び未燃炭化水素の濃度レベルを制御する段階を有している、 請求項87に記載の方法。
  89. 89
    処理する段階は、前記排気ガス及び酸化剤燃料による酸化反応を駆動する段階を有している、 請求項87に記載の方法。
  90. 90
    前記酸化反応を制御するために前記第1の触媒ユニットへの前記酸化剤燃料の流れを制御する段階を有している、 請求項89に記載の方法。
  91. 91
    酸素、一酸化炭素、水素、窒素酸化物、未燃炭化水素、又はこれらのいずれかの組み合わせを示すガス組成フィードバックを含むセンサフィードバックに応答して前記酸化剤燃料の前記流れを制御する段階を有している、 請求項90に記載の方法。
  92. 92
    第1の熱回収ユニット、第2の熱回収ユニット、又はこれらの組み合わせを用いて前記排気ガス再循環経路に沿って前記排気ガスから熱を回収する段階を有している、 請求項68に記載の方法。
  93. 93
    前記第1又は第2の熱回収ユニット内、上流側、又は下流側の第1の触媒ユニットを用いて第1の触媒反応を駆動する段階を有している、 請求項92に記載の方法。
  94. 94
    前記第1又は第2の熱回収ユニット内、上流側、又は下流側の第2の触媒ユニットを用いて第2の触媒反応を駆動する段階を有している、 請求項93に記載の方法。
  95. 95
    前記第1の熱回収ユニットの第1の熱回収蒸気発生器を用いて第1の蒸気を発生させる段階、前記第2の熱回収ユニットの第2の熱回収蒸気発生器を用いて第2の蒸気を発生させる段階、又はこれらの組み合わせを備えている、 請求項92に記載の方法。
  96. 96
    前記第1の蒸気を用いて第1の蒸気タービンを駆動する段階又は前記第2の蒸気を用いて第2の蒸気タービンを駆動する段階を有している、 請求項95に記載の方法。
  97. 97
    前記排気ガス再循環経路に沿って配置された除湿システムを用いて前記排気ガスから水分を除去する段階、又は該排気ガス再循環経路に沿って配置された粒子状物質除去システムを用いて該排気ガスから粒子状物質を除去する段階、又はその組み合わせを有している、 請求項68に記載の方法。
  98. 98
    前記除湿システムは、熱交換器、凝縮器、水ガス分離器、第1のフィルタ、又はこれらの何れかの組み合わせを備え、 前記粒子状物質除去システムは、慣性力選別装置、重力選別装置、第2のフィルタ、又はこれらの何れかの組み合わせを備えている、 請求項97に記載の方法。
  99. 99
    前記排気ガス再循環経路に沿って配置されたブースタブロアを用いて前記排気ガスの流れを強化する段階を有している、 請求項68に記載の方法。
  100. 100
    前記排気ガス再循環経路に沿って配置された熱回収ユニット、触媒ユニット、ブースタブロア、除湿ユニット、及び粒子状物質除去ユニットを用いて前記排気ガスを処理する段階を有している、 請求項68に記載の方法。
  101. 101
    排気ガス抽出システムを用いて前記排気ガスの一部を抽出する段階を有している、 請求項68に記載の方法。
  102. 102
    排気ガス処理システムを用いて前記排気ガスの前記部分を処理する段階を有している、 請求項101に記載の方法。
  103. 103
    前記排気ガスの前記部分を処理する段階は、該排気ガスの該部分を複数のガスストリームに分離する段階を有している、 請求項102に記載の方法。
  104. 104
    前記複数のガスストリームは、二酸化炭素(CO 2 )リッチである第1のストリームと二酸化炭素(CO 2 )リーンである第2のストリームとを備えている、 請求項103に記載の方法。
  105. 105
    前記排気ガスの前記部分を処理する段階は、ガス圧縮システムを用いて該排気ガスの該部分、前記第1のストリーム、又は前記第2のストリームを圧縮する段階を有している、 請求項104に記載の方法。
  106. 106
    前記排気ガスの前記部分を処理する段階は、除湿システムを用いて該排気ガスの該部分、前記第1のストリーム、又は前記第2のストリームから水分を除去する段階を有している、 請求項104に記載の方法。
  107. 107
    前記排気ガスの前記部分を処理する段階は、粒子状物質除去システムを用いて該排気ガスの該部分、前記第1のストリーム、又は前記第2のストリームから粒子状物質を除去する段階を有している、 請求項104に記載の方法。
  108. 108
    前記排気ガスの前記部分、前記第1のストリーム、又は前記第2のストリームを目標システムに送る段階を有し、 前記目標システムは、炭化水素生成システム、地下リザーバ、炭素隔離システム、パイプライン、貯蔵タンク、又はこれらのいずれかの組み合わせを備えている、 請求項104に記載の方法。
  109. 109
    センサフィードバックに応答して1又は2以上の作動パラメータを調整し、前記排気ガスの当量比又はエミッションレベルを制御する段階を有している、 請求項68に記載の方法。
  110. 110
    前記1又は2以上の作動パラメータを調整する段階は、前記タービン燃焼器への酸化剤流量及び/又は燃料流量を制御する段階を有している、 請求項109に記載の方法。
  111. 111
    前記1又は2以上の作動パラメータを調整する段階は、前記当量比を約0.95と1.05の間に維持する段階を有している、 請求項109に記載の方法。
  112. 112
    酸素、一酸化炭素、水素、窒素酸化物、未燃炭化水素、又はこれらのいずれかの組み合わせに関連する前記排気ガスのガス組成を監視することによって前記センサフィードバックを得る段階を有している、 請求項109に記載の方法。
  113. 113
    前記センサフィードバックを得る段階は、前記排気ガス再循環経路、前記タービン燃焼器、前記タービン、前記排気ガス圧縮機、又はこれらの組み合わせに沿って配置された複数のセンサを監視する段階を有している、 請求項112に記載の方法。
  114. 114
    前記排気ガス圧縮機から前記タービンまでバイパス管路に沿って前記排気ガスのバイパス流れを送る段階を有している、 請求項68に記載の方法。
  115. 115
    前記バイパス管路に沿って前記排気ガスの前記バイパス流れを冷却する段階と、該排気ガスの該バイパス流れを用いて前記タービンを冷却する段階とを備えている、 請求項114に記載の方法。
  116. 116
    前記タービン燃焼器と、前記タービンと、前記排気ガス圧縮機とを有するガスタービンエンジンを作動し、センサフィードバックに基づいて実質的に量論的な燃焼を達成する段階を有している、 請求項68に記載の方法。
  117. 117
    前記ガスタービンエンジンに結合された排気ガス抽出システムを用いて前記排気ガスの一部を抽出する段階と、該排気ガスの該部分を炭化水素生成システム、炭素隔離システム、パイプライン、貯蔵タンク、又はこれらのいずれかの組み合わせに送る段階とを有している、 請求項116に記載の方法。
  118. 118
    酸化剤を少なくとも1つの酸化剤圧縮機に導入して圧縮酸化剤ストリームを生成する段階と、 再循環された低酸素含有ガスストリームをガスタービンエンジンの圧縮機セクションに導入して圧縮低酸素含有ガスストリームを生成する段階と、 前記圧縮低酸素含有ガスストリームの第1の部分を燃料ストリームと混合する段階及び希釈燃料ストリームを生成する段階と、 実質的に化学量論比にある前記圧縮酸化剤ストリームの第1の部分及び前記希釈燃料ストリームを少なくとも1つのタービン燃焼器に導入する段階、燃焼ポイントにて該圧縮酸化剤ストリームの該第1の部分及び該希釈燃料ストリームを混合する段階、及び該圧縮酸化剤ストリームの該第1の部分及び該希釈燃料ストリームの該混合物を燃焼させる段階と、 前記圧縮低酸素含有ガスストリームの第2の部分を前記少なくとも1つのタービン燃焼器に導入する段階、前記燃焼ポイントの後でそれを前記圧縮酸化剤ストリームの前記第1の部分及び前記希釈燃料の前記燃焼ストリームと混合する段階、及び高温高圧低酸素含有ストリームを生成する段階と、 前記高温高圧低酸素含有ストリームを前記ガスタービンエンジンの膨張器セクションに導入する段階、及び該高温高圧低酸素含有ストリームを膨張させて機械出力及び再循環された低酸素含有ガスストリームを生成する段階と、 前記機械出力の第1の部分を使用して前記ガスタービンエンジンの前記圧縮機セクションを駆動する段階と、 前記機械出力の第2の部分を使用して発生器、前記少なくとも1つの酸化剤圧縮機、又は少なくとも1つの他の機械デバイスのうちの少なくとも1つを駆動する段階と、 前記ガスタービンエンジンの前記膨張器セクションの出口から前記圧縮機セクションの入口までの再循環ループで前記再循環された低酸素含有ガスストリームを再循環させる段階と、 前記ガスタービンエンジンから前記圧縮低酸素含有ガスストリームの少なくとも第3の部分を抽出する段階、該圧縮低酸素含有ガスストリームの該少なくとも第3の部分を前記第1の少なくとも1つの酸化触媒ユニットに送給する段階、及び低酸素含有生成物ストリームを生成する段階と、を有している、 ことを特徴とする方法。
  119. 119
    前記圧縮酸化剤ストリームの第2の部分を前記第1の少なくとも1つの酸化触媒ユニットに導入し、前記圧縮低酸素含有ガスストリームの前記第3の部分に含まれる一酸化炭素、水素、未燃炭化水素、又は不完全燃焼の類似の生成物のうちの少なくとも1つの少なくとも一部を酸化する段階を有している、 請求項118に記載の方法。
  120. 120
    酸化燃料を前記第1の少なくとも1つの酸化触媒ユニットに導入する段階、及び前記圧縮低酸素含有ガスストリームの前記第3の部分に含まれる残留酸素の少なくとも一部を還元する段階を有している、 請求項118に記載の方法。
  121. 121
    前記酸化剤は、本質的には周囲空気から成り、前記再循環された低酸素含有ガスストリームは、窒素を備えている、 請求項118に記載の方法。
  122. 122
    前記当量比(ファイ、φ)は、(モル%燃料/モル%酸化剤)実際/(モル%燃料/モル%酸化剤)化学量論に等しい、 請求項118に記載の方法。
  123. 123
    前記圧縮酸化剤ストリームの前記第1の部分及び前記燃料ストリームのうちの少なくとも一方の流量を制御して約1の燃焼当量比を達成し、該圧縮酸化剤ストリームの該第1の部分及び該燃料ストリームの実質的に化学量論の比を生成する段階を有している、 請求項122に記載の方法。
  124. 124
    前記再循環ループに設置され、かつ前記再循環された低酸素含有ストリーム内の成分を測定するセンサを備えている、 請求項123に記載の方法。
  125. 125
    前記測定される成分は、酸素、一酸化炭素、水素、窒素酸化物、及び未燃炭化水素のうちの少なくとも1つである、 請求項124に記載の方法。
  126. 126
    前記成分測定値を解析することによって前記当量比を決定する段階を有している、 請求項125に記載の方法。
  127. 127
    前記第1の少なくとも1つの酸化触媒ユニットの上流側、該第1の少なくとも1つの酸化触媒ユニットの下流側、又は両方に設置され、かつそこでの前記圧縮低酸素含有ガスストリームの前記抽出した第3の部分内の成分を測定する少なくとも1つのセンサを備えている、 請求項118に記載の方法。
  128. 128
    前記測定される成分は、酸素、一酸化炭素、水素、窒素酸化物、及び未燃炭化水素のうちの少なくとも1つである、 請求項127に記載の方法。
  129. 129
    前記燃焼当量比、前記圧縮酸化剤ストリームの前記第2の部分の流量、又は前記酸化燃料の流量のうちの少なくとも1つを調節し、かつ前記第1の少なくとも1つの酸化触媒ユニットの下流側で前記測定される成分のうちの少なくとも1つの望ましいレベルを達成する少なくとも1つのコントローラを備えている、 請求項128に記載の方法。
  130. 130
    前記第1の少なくとも1つの酸化触媒ユニットの下流側に第1の熱回収ユニットを備えている、 請求項118に記載の方法。
  131. 131
    前記第1の熱回収ユニットは、蒸気発生器を備えている、 請求項130に記載の方法。
  132. 132
    少なくとも1つの蒸気タービンに送給される蒸気を前記蒸気発生器によって生成する段階、及び電気出力を生成する発電機又は別の機械デバイスのうちの少なくとも一方を駆動する段階を有している、 請求項131に記載の方法。
  133. 133
    前記膨張器セクションの出口と前記ガスタービンエンジンの前記圧縮機セクションの入口との間の前記再循環ループにあり、かつ前記再循環された低酸素含有ガスストリームから熱を除去する第2の熱回収ユニットを備えている、 請求項118に記載の方法。
  134. 134
    前記第2の熱回収ユニットは、蒸気発生器を備えている、 請求項133に記載の方法。
  135. 135
    少なくとも1つの蒸気タービンに送給される蒸気を前記蒸気発生器によって生成し、かつ電気出力を生成する発電機又は別の機械デバイスのうちの少なくとも一方を駆動する段階を有している、 請求項134に記載の方法。
  136. 136
    前記圧縮低酸素含有ガスストリームの第4の部分を2次的流れとして前記ガスタービンエンジンの前記圧縮機セクションから前記タービンに送給し、かつ該タービンを冷却及び密封した後に該圧縮低酸素含有ガスストリームの該第4の部分を前記再循環ループの中に送給する二次流路を備えている、 請求項118に記載の方法。
  137. 137
    前記第2の熱回収ユニットの下流側で前記再循環された低酸素含有ガスストリームの圧力を増加させる前記再循環ループ内のブースタブロアを備えている、 請求項133に記載の方法。
  138. 138
    前記ガスタービンエンジンの前記圧縮機セクションの前記入口に流入する前に前記再循環された低酸素含有ガスストリームを冷却する熱交換器を該ガスタービンエンジンの該圧縮機セクションの上流側の前記再循環ループ内に備えている、 請求項133に記載の方法。
  139. 139
    前記熱交換器を用いて前記再循環された低酸素含有ガスストリームから水を凝縮して除去する段階を有している、 請求項138に記載の方法。
  140. 140
    炭化水素回収を高めるために前記低酸素含有生成物ストリームの少なくとも一部を地下リザーバに送給する段階を有している、 請求項118に記載の方法。
  141. 141
    炭化水素回収を高めるために前記低酸素含有生成物ストリームの前記少なくとも一部を地下リザーバに送給する前に少なくとも1つの不活性ガス生成物圧縮機を用いて該低酸素含有生成物ストリームの該少なくとも一部を圧縮する段階を有している、 請求項140に記載の方法。
  142. 142
    前記第1の熱回収ユニットによって前記低酸素含有生成物ストリームを冷却する段階を有している、 請求項141に記載の方法。
  143. 143
    前記低酸素含有生成物ストリームの前記少なくとも一部をガス脱水ユニットに送給する段階を有している、 請求項140に記載の方法。
  144. 144
    前記低酸素含有生成物ストリームの少なくとも一部を二酸化炭素分離ユニットに送給してリーン二酸化炭素ストリーム及びリッチ二酸化炭素ストリームを生成する段階を有している、 請求項118に記載の方法。
  145. 145
    炭化水素回収を高めるために前記リーン二酸化炭素ストリームの少なくとも一部を地下リザーバに送給する段階を有している、 請求項144に記載の方法。
  146. 146
    炭化水素回収を高めるために前記リッチ二酸化炭素ストリームの少なくとも一部を地下リザーバに送給する段階を有している、 請求項144に記載の方法。
  147. 147
    前記リッチ二酸化炭素ストリームの少なくとも一部を炭素隔離ユニットに送給する段階を有している、 請求項144に記載の方法。
  148. 148
    炭化水素回収を高めるために前記リーン二酸化炭素ストリームを地下リザーバに送給する前に該リーン二酸化炭素ストリームの前記少なくとも一部を少なくとも1つのリーン生成物圧縮機に対して圧縮する段階を有している、 請求項145に記載の方法。
  149. 149
    炭化水素回収を高めるために前記リッチ二酸化炭素ストリームを地下リザーバに送給する前に該リッチ二酸化炭素ストリームの前記少なくとも一部を少なくとも1つのリッチ生成物圧縮機に対して圧縮する段階を有している、 請求項146に記載の方法。
  150. 150
    前記リッチ二酸化炭素ストリームを炭素隔離ユニットに送給する前に該リッチ二酸化炭素ストリームの前記少なくとも一部を少なくとも1つのリッチ生成物圧縮機に対して圧縮する段階を有している、 請求項147に記載の方法。
  151. 151
    前記リーン二酸化炭素ストリームの少なくとも一部をガス脱水ユニットに送給する段階を有している、 請求項144に記載の方法。
  152. 152
    前記リッチ二酸化炭素ストリームの少なくとも一部をガス脱水ユニットに送給する段階を有している、 請求項144に記載の方法。
  153. 153
    前記低酸素含有生成物ストリームの少なくとも一部を膨張器に導入する段階、該低酸素含有生成物ストリームの該少なくとも一部を膨張させる段階、発電機又は別の機械デバイスのうちの少なくとも一方を駆動する段階、及びベントストリームを生成する段階を有している、 請求項118に記載の方法。
  154. 154
    前記リーン二酸化炭素ストリームの少なくとも一部を膨張器に導入する段階、該リーン二酸化炭素ストリームの該少なくとも一部を膨張させる段階、発電機又は別の機械デバイスのうちの少なくとも一方を駆動する段階、及びベントストリームを生成する段階を有している、 請求項144に記載の方法。
  155. 155
    前記再循環ループ内に位置付けられ、前記再循環された低酸素含有ガスストリームに含まれる一酸化炭素、水素、未燃炭化水素、又は不完全燃焼の類似の生成物のうちの前記少なくとも1つの少なくとも一部を酸化する第2の少なくとも1つの酸化触媒ユニットを備えている、 請求項118に記載の方法。
  156. 156
    前記第2の少なくとも1つの酸化触媒ユニットは、前記第2の熱回収ユニットの上流側に配置されている、 請求項155に記載の方法。
  157. 157
    前記第2の少なくとも1つの酸化触媒ユニットは、前記第2の熱回収ユニットの下流側に配置される、 請求項155に記載の方法。
  158. 158
    前記第2の少なくとも1つの酸化触媒ユニットは、適切な作動温度を提供しかつ前記触媒反応によって発生する熱に対して適切なヒートシンクを提供する場所で前記第2の熱回収ユニット内に配置される、 請求項155に記載の方法。
  159. 159
    前記圧縮低酸素含有ガスストリームの前記少なくとも第2の部分の流量を制御する段階を有している、 請求項118に記載の方法。
  160. 160
    前記圧縮低酸素含有ガスストリームの前記少なくとも第2の部分の前記流量は、前記再循環ループ内の場所での圧力を望ましい範囲内に維持するように調整される、 請求項159に記載の方法。
  161. 161
    前記圧縮低酸素含有ガスストリームの前記少なくとも第2の部分の前記流量は、抽出バルブ、抽出通気バルブ、生成物圧縮機作動速度、生成物圧縮機入口ガイドベーン位置、又は生成物圧縮機再利用バルブのうちの少なくとも1つによって調整される、 請求項159に記載の方法。
  162. 162
    前記熱交換器の下流側にあり、かつ前記凝縮した水の除去の有効性を改善する慣性力選別装置、凝集フィルタ、及び水不透過性フィルタのうちの少なくとも1つを備えている、 請求項139に記載の方法。
Independent claims162